果膠酶在果汁生產(chǎn)中的應(yīng)用課件(PPT 38頁).ppt

1、課題 1 果膠酶在果汁生產(chǎn)中的應(yīng)用,課題背景,我國每年上市的新鮮水果品種多、數(shù)量大。但由于收獲的季節(jié)性強，易造成積壓滯銷，腐爛變質(zhì)。水果的加工技術(shù)，（制作果汁、果干、果粉和國酒）可以緩解產(chǎn)銷矛盾。,本課題將探究： 果膠酶在果汁生產(chǎn)中的應(yīng)用,一.果肉的出汁率低,耗時長 二榨取的果汁渾濁，黏度高， 易發(fā)生沉淀,制作果汁要解決兩個問題,怎樣解決？,使用 果膠酶,基礎(chǔ)知識,酶的基礎(chǔ)知識,回憶-回答： （1）酶的概念 （2）酶的化學(xué)本質(zhì)，基本組成單位 （3）酶的功能及原因 （4）酶的特性,1、酶的概念,基礎(chǔ)知識,酶是活細(xì)胞所產(chǎn)生的具有生物催化作用的一類特殊的有機物；,蛋白質(zhì)（大多數(shù)）或RNA；基本組成單

2、位：氨基酸或核糖核苷酸,酶能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，從而使反應(yīng)能夠迅速的進(jìn)行。在各種化學(xué)反應(yīng)中起催化作用,2、酶的本質(zhì),3、酶的功能,4、酶的特性,（1）高效性,（2）專一性,（3）需要適宜的條件,基礎(chǔ)知識,思考： 你還能畫出溫度和PH值對酶影響的曲線嗎？ 關(guān)于酶的三個特性你能舉例說明嗎？ 你認(rèn)為影響酶促反應(yīng)的因素有哪些？,閱讀課本P42的內(nèi)容，回答以下問題： （1）細(xì)胞壁的組成成分？ （2）果膠的單體是什么？ （3）果膠酶的作用？,1、果膠 是植物細(xì)胞壁以及胞間層的主要組成成分之一，它是由半乳糖醛酸聚合而成的一種高分子化合物，不溶于水。,思考： 要破壞植物的細(xì)胞壁，你有什么方法？ 結(jié)果一樣嗎？

3、,基礎(chǔ)知識（一）果膠酶的作用,植物細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)示意圖,基礎(chǔ)知識（一）果膠酶的作用,2、果膠對果汁制作的影響：,果膠酶是分解果膠的一類酶的總稱，包括半乳糖醛酸酶、果膠分解酶、果膠酯酶等。,影響果汁的出汁率，還會使果汁渾濁。,基礎(chǔ)知識（一）果膠酶的作用,3、果膠酶：,4、果膠酶在果汁制作中的作用, 分解果膠，瓦解植物的細(xì)胞壁及胞間層；提高水果的出汁率 使果膠水解為半乳糖醛酸，并使果汁變得澄清。,1、果膠,1、酶的活性,2、酶催化能力高低的衡量標(biāo)準(zhǔn),指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力。,在一定的條件下，酶所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度來表示。,酶反應(yīng)速度用單位時間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的減少量或產(chǎn)物的增加量來

4、表示。,基礎(chǔ)知識（二）酶的活性與影響酶活性的因素,3、影響酶活性的因素：,溫度 pH：,酶的抑制劑：,A、溫度對酶的影響 在較低溫度時，隨著溫度的升高，酶的活性也逐漸提高，達(dá)到最適溫度時，酶的催化能力最高，但高于最適溫度后，酶的催化能力迅速下降，最后完全失去催化能力。,基礎(chǔ)知識（二）酶的活性與影響酶活性的因素,3、影響酶活性的因素：溫度 pH 酶的抑制劑,B、果膠酶的最適溫度 果膠酶的最適溫度為45500C。,C、討論：高溫使酶的活性喪失后，酶的活性可否恢復(fù)？為什么？,不能恢復(fù)，因高溫破壞了酶的分子結(jié)構(gòu)，高溫對酶造成不可逆的破壞。但低溫使酶的活性被抑制后，緩慢恢復(fù)其溫度活性仍可恢復(fù)。,1、分別

5、用00C和1000C的溫度處理某種酶后，酶都沒有活性，但（ ） A、經(jīng)過00C處理的酶活性能夠恢復(fù) B、經(jīng)過1000C處理的酶活性能夠恢復(fù) C、經(jīng)過00C處理的酶的空間結(jié)構(gòu)遭破壞 D、經(jīng)過1000C處理的酶被水解成了氨基酸,A,A、 pH對酶的影響 酶的催化能力的發(fā)揮有一個最適pH ，在低于最適pH時，隨著pH的升高，酶的催化能力也相應(yīng)升高，高于最適pH時，隨著pH的升高，酶的活性逐漸下降，pH過高或過低會使蛋白質(zhì)變性，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)變性后，酶也就完全喪失了活性。,基礎(chǔ)知識（二）酶的活性與影響酶活性的因素,3、影響酶活性的因素：溫度 pH 酶的抑制劑,B、果膠酶的最適pH 果膠酶的最適pH范圍為3.

6、06.0。,2、將乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和適量的水混合裝入一個容器內(nèi)，調(diào)整pH至2.0，保存于370C的水浴鍋內(nèi)。過一段時間后，容器內(nèi)剩余的物質(zhì)是（ ） A、淀粉、胃蛋白酶、多肽、水 B、唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水 C、唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水 D、唾液淀粉酶、麥芽糖、胃蛋白酶、多肽、水,A,提示： 唾液淀粉酶最適pH6.8，其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì),基礎(chǔ)知識（二）酶的活性與影響酶活性的因素,酶的抑制劑： Fe3、Ca2、Zn2等金屬離子對果膠酶有抑制作用。,基礎(chǔ)知識（二）酶的活性與影響酶活性的因素,3、影響酶活性的因素：溫度 pH 酶的抑制劑,你知道這些離子為什么能抑制酶的

7、活性？,1、酶的生產(chǎn),提取法：采用各種技術(shù)，直接從動物或微生物的細(xì)胞或組織中將酶提取出來（在原料充分的地區(qū)得以應(yīng)用）。,發(fā)酵法：通過微生物發(fā)酵來獲得人們所需的酶（20世紀(jì)50年代以來生產(chǎn)酶的主要方法），如用曲霉、青霉等微生物發(fā)酵生產(chǎn)果膠酶。,基礎(chǔ)知識（三）果膠酶的用量,化學(xué)合成法： 成本比較高，只能合成已知結(jié)構(gòu)的酶。,2、控制酶的用量,為了果膠酶得到充分的利用，節(jié)約成本，需要控制好酶的用量。,實驗設(shè)計的2個基本原則：,1、對照原則,2、單一變量原則,實驗設(shè)計（1-1）探究溫度對果膠酶活性的影響,果膠酶的活性受溫度影響。處于最適溫度時，活性最高。高于或低于此值時活性均下降。果肉的出汁率、果汁的澄

8、清度與果膠酶的活性大小成正比,1、實驗原理,實驗設(shè)計（1-1）探究溫度對果膠酶活性的影響,2、實驗操作流程你能設(shè)計嗎？,實驗設(shè)計（1-1）探究溫度對果膠酶活性的影響,思考： 1、你打算設(shè)置多少個溫度值？ 2、你如何得到蘋果泥？ 3、你怎樣保證在任一溫度裝置中蘋果泥和果膠酶及混合后溫度的一至？ 4、你依據(jù)什么來判定果膠酶的活性大小的大??？,攪拌器攪拌制成蘋果泥,均分裝入,9支試管,果膠酶水溶液,等量,9支試管,將分別裝有蘋果泥和果膠酶的試管9組分別放入300C、350C、400C、450C、500C、550C、600C、650C和700C的恒溫水箱中保溫,試管內(nèi)溫度穩(wěn)定后，將果膠酶加入相同溫度的

9、蘋果泥內(nèi)恒溫保持10分鐘,過濾果汁，用量筒測量果汁的量，填入表格, 設(shè)計記錄數(shù)據(jù)的表格 結(jié)果分析與評價： A、根據(jù)表中數(shù)據(jù)畫曲線圖；P45 B、據(jù)曲線說明溫度是如何影響酶的活性的？,將果泥和果膠酶分裝在不同的試管中恒溫處理，可以保證底物和酶在混合時的溫度是相同的，避免了果泥和果膠酶混合時影響混合物的溫度，從而影響果膠酶活性的問題。,問1：為什么在混合蘋果泥和果膠酶之前，要將果泥和果膠酶分裝在不同的試管中恒溫處理？,實驗設(shè)計（1-1）探究溫度對果膠酶活性的影響,工業(yè)生產(chǎn)果汁時，常常利用果膠酶破除果肉細(xì)胞壁以提高出果汁率，為研究溫度對果膠酶活性的影響某學(xué)生設(shè)計了如下實驗：,將果膠酶與蘋果泥分裝于不

10、同試管，在10水浴中恒溫處理10分鐘（如圖A） 將步驟處理后的果膠酶和蘋果泥混合，再次在10水浴中恒溫處理10分鐘（如圖B） 將步驟處理后的混合物過濾，收集濾液，測量果汁量(如圖C. 不同溫度條件下重復(fù)以上實驗步驟，并記錄果汁量，結(jié)果如下表,實驗設(shè)計（1-1）探究溫度對果膠酶活性的影響,根據(jù)上述實驗，請分析回答下列問題： （1）果膠酶能破除細(xì)胞壁，是因為果膠酶可以促進(jìn)細(xì)胞壁中_的水解。 （2）實驗結(jié)果表明，當(dāng)溫度為_時果汁量最多，此時果膠酶的活性_。當(dāng)溫度再升高時，果汁量降低，說明，_。 （3）實驗步驟的目的是： _。 （4）為什么說果汁體積越大，酶的活性越高？,果膠,40,最高,溫度升高，降

11、低了酶的活性,使得酶與果泥處于同一溫度條件下。,實驗設(shè)計（1-1）探究溫度對果膠酶活性的影響,實驗設(shè)計,果膠酶的活性受pH影響，處于最適pH，酶的活性最高，高于或低于此值活性均下降。果肉的出汁率、果汁的澄清度與果膠酶的活性大小成正比。,1、實驗原理,2、實驗操作流程 請你設(shè)計。,實驗設(shè)計（1-2）探究pH對果膠酶活性的影響,探究pH對果膠酶活性的影響，只須將溫度梯度改成pH梯度，并選定一個適宜的溫度進(jìn)行水浴加熱。反應(yīng)液中的pH可以通過體積分?jǐn)?shù)為0.1%的NaOH或HCl溶液進(jìn)行調(diào)節(jié)。,將分別裝有蘋果泥和果膠酶的試管在恒溫水箱中 恒溫加熱,保持恒溫一段時間,過濾果汁，用量筒測量果汁的量， 填入表

12、格，確定最適pH,攪拌器攪拌制成蘋果泥,均分 裝入,9支試管,果膠酶水溶液,等量,9支試管,將蘋果泥和果膠酶分別加入9組試管中（選取的pH 梯度： 5.0、5. 5 、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0）,問2在探究溫度或pH的影響時，是否需要設(shè)置對照？如果需要，又應(yīng)該如何設(shè)置？為什么？,提示：需要設(shè)置對照實驗，不同的溫度梯度之間或不同的pH梯度之間就可以作為對照，這種對照稱為相互對照。,間3A同學(xué)將哪個因素作為變量，控制哪些因素不變？為什么要作這樣的處理？B同學(xué)呢？,提示：A同學(xué)將溫度或pH作為變量，控制不變的量有蘋果泥的用量、果膠酶的用量、反應(yīng)的時間和過濾的時間等。只有

13、在實驗中保證一個自變量，實驗結(jié)果才能說明問題。B同學(xué)對于變量的處理應(yīng)該與A同學(xué)相同，只是觀察因變量的角度不同,實驗設(shè)計（1-2）探究pH對果膠酶活性的影響,果膠酶將果膠分解為小分子物質(zhì)，小分子物質(zhì)可以通過濾紙，因此蘋果汁的體積大小反應(yīng)了果膠酶的催化分解果膠的能力。在不同的溫度和pH下，果膠酶的活性越大，蘋果汁的體積就越大。,4想一想: 為什么能夠通過測定濾出的蘋果汁的體積大小來判斷果膠酶活性的高低？,提示：溫度是變量，應(yīng)控制果泥量、果膠酶的濃度和用量、水浴時間和混合物的pH等所有其他條件不變。只有這樣才能保證只有溫度一個變量對果膠酶的活性產(chǎn)生影響。,間5當(dāng)探究溫度對果膠酶活性的影響時，哪個因素

14、是變量，哪些因素應(yīng)該保持不變？,實驗設(shè)計（1-2）探究pH對果膠酶活性的影響,果膠是植物細(xì)胞壁以及胞間層的主要成分之一。果膠酶能夠分解果膠，從而分解植物的細(xì)胞壁及胞間層。在果汁生產(chǎn)中應(yīng)用果膠酶可以提高果汁的澄清度。下面是某研究性學(xué)習(xí)小組同學(xué)在“探究果膠酶催化果膠水解的適宜pH”的課題過程中遇到的問題。 （1）本課題實驗步驟中，在完成“燒杯中分別加入蘋果泥（假定pH的改變對蘋果泥成分無影響），試管中分別注入果膠酶溶液、編號、編組”之后，有下面兩種操作： 方法一：將試管中的果膠酶溶液和燒杯中的蘋果泥相混合，再把混合液的pH分別調(diào)至4、5、610。 方法二：將試管中果膠酶溶液和燒杯中蘋果泥的pH分別

15、調(diào)到4、5、610，再把pH相等的果膠酶溶液和蘋果泥相混合。 請問哪一種方法更為科學(xué)，并說明理由？,實驗設(shè)計（1-2）探究pH對果膠酶活性的影響,請問哪一種方法更為科學(xué)，并說明理由？,方法二的操作能夠確保酶的反應(yīng)環(huán)境從一開始達(dá)到實驗預(yù)設(shè)的pH（或“方法一的操作會在達(dá)到預(yù)定pH之前就發(fā)生了酶的催化反應(yīng)”）。,（2）實驗步驟中有玻璃棒攪拌的操作，其目的是使什么？,酶和反應(yīng)物（果膠）充分地接觸以減少實驗誤差,實驗設(shè)計（1-2）探究pH對果膠酶活性的影響,（3）如果用曲線圖的方式記錄實驗結(jié)果，在現(xiàn)有的條件下，當(dāng)橫坐標(biāo)表示pH，縱坐標(biāo)表示 ，該實驗操作和記錄是比較切實可行的。根據(jù)你對酶特性的了解，在下圖

16、中選擇一個最可能是實驗結(jié)果的曲線圖： 。 若實驗所獲得的最適宜pH=m，請你在所選的曲線圖中標(biāo)出“m”點的位置。,果膠分解速率,甲,實驗設(shè)計（1-2）探究pH對果膠酶活性的影響,若實驗所獲得的最適宜pH=m，請你在所選的曲線圖中標(biāo)出“m”點的位置。,（“m”點的位置如右圖所示，m點標(biāo)在曲線上的不給分）,實驗設(shè)計（1-2）探究pH對果膠酶活性的影響,實驗原理,在一定的條件下，隨著酶濃度的增加，果汁的體積增加；當(dāng)酶濃度達(dá)到某一數(shù)值后，在增加酶的用量，果汁的體積不再改變，此值即是酶的最適用量,探究果膠酶的用量是建立在探究最適溫度和pH對果膠酶活性影響的基礎(chǔ)之上的。此時，研究的變量是 ，其他因素都應(yīng) 。,果膠酶的用量,保持不變,實驗設(shè)計 (1-3)探究果膠酶的用量,2、實驗操作 請你設(shè)計。,（1）配制不同濃度的果膠酶溶液和制備水果泥；,配制不同濃度的果膠酶溶液 準(zhǔn)確稱取純的果膠酶1mg、2mg、3mg、4mg、5mg、6mg、7mg、 8mg、9mg，配制成相等體積的水溶液，取等量放入9支試管中，并編號19。,制備水果泥 攪拌器攪拌制成蘋果泥并稱45g，等量裝入9支試管中，并編號19,（2）將上述試管放